TWI695072B

TWI695072B - 臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法

Info

Publication number: TWI695072B
Application number: TW108102282A
Authority: TW
Inventors: 高逸帆; 陳溪鎔; 張榮邦
Original assignee: 中國鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-06-01
Also published as: TW202028481A

Abstract

一種臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其包含步驟：(a)對數個金屬樣品進行數個不同溫度的一熱處理過程，在該些不同溫度的該熱處理過程中，對該些金屬樣品中的每一個量測一電阻函數，並依據該電阻函數產生該些金屬樣品之數個不同溫度的數個參考函數，該參考函數選自等效降伏強度函數、等效抗拉強度函數或等效硬度函數；(b)提供一金屬合金，對該金屬合金定義一目標規範；(c)依據該目標規範對該些不同溫度的該些參考函數來決定一臨界退火溫度；及(d)將該金屬合金送入一退火爐中，並使用該臨界退火溫度進行一退火過程。

Description

臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法

本發明係關於臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，特別是關於一種使用電阻函數以決定臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法。

對於合金(例如鋁合金)生產廠商而言，首要之任務在於滿足客戶之訂單規範(例如降服強度、抗拉強度及延伸率等)。現有合金生產技術主要有兩種：(1)熱軋→冷軋→部分退火；(2)熱軋→冷軋→完全退火→冷軋→安定化。上述(1)的方法具有以下優點：(1)延伸率較高；(2)節省電費；及(3)縮短生產排程(少一次完全退火)等。但上述(1)的方法需要精確掌握臨界退火溫度及退火時間，生產技術層面高。

然而，現有臨界退火溫度的決定方法通常是將一金屬試片退火(annealing)處理過程完成後，再驗證該金屬試片的機械特性。惟因受限於單一試片僅能進行一組退火條件，因此導致此過程曠日廢時，且無法精確掌握臨界退火溫度。再者，產線使用的巨型退火爐生產，巨型退火爐內因熱傳問題而造成所生產之金屬捲(例如鋁捲)受熱不均，溫度高於臨界退火溫度的區域材料過於軟化而無法滿足客戶之訂單規範，而溫度低於臨界退火溫度需要拉長退火時間以使材料的軟化程度增加而滿足客戶之訂單規範，甚至即使拉長退火時間仍無法使材料軟化而滿足客戶之訂單規範。現有上述退火時間的判斷單純依賴客戶之訂單規範再憑經驗法則決定，因而造成能源的浪費且無法增加產能，或所生產的金屬捲無法客戶之訂單規範。

故，有必要提供一種精確掌握臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其係利用金屬加熱過程測量的電性特徵即時分析材料的機械特性，以便依據該機械特性決定最佳臨界退火溫度，進而改善產品的生產。

本發明之次要目的在於提供一種臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，使用一臨界退火溫度進行一退火過程，並依照上述即時分析材料的機械特性決定最佳退火時間，進而避免能源的浪費及增加產能的利用率。

為達上述之目的，本發明提供一種臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其包含步驟：(a)對數個金屬樣品進行數個不同溫度的一熱處理過程，在該些不同溫度的該熱處理過程中，對該些金屬樣品中的每一個量測一電阻函數，並依據該電阻函數產生該些金屬樣品之數個不同溫度的數個參考函數，該參考函數選自等效降伏強度函數、等效抗拉強度函數或等效硬度函數；(b)提供一金屬合金，對該金屬合金定義一目標規範；(c)依據該目標規範對該些不同溫度的該些參考函數來決定一臨界退火溫度；及(d)將該金屬合金送入一退火爐中，並使用該臨界退火溫度進行一退火過程。

在本發明之一實施例中，其中步驟(c)更包含：對該目標規範與該些不同溫度的該些參考函數比對，選擇該些不同溫度的該些參考函數中高於該目標規範的該些曲線中最接近該目標規範的一第一曲線，以決定該臨界退火溫度。

在本發明之一實施例中，其中步驟(c)為依據該電阻函數產生該些金屬樣品之該些等效降伏強度函數。

在本發明之一實施例中，其中該金屬合金於退火時具有一熱區，於該退火過程中該熱區具有一第一溫度低於或等於該臨界退火溫度。

在本發明之一實施例中，其中該熱區位於該金屬合金上最靠近該退火爐的一邊緣處。

在本發明之一實施例中，其中步驟(c)更包含：定義一退火時間範圍，以便：對該目標規範及該退火時間範圍與該些不同溫度的該些參考函數比對，選擇該些不同溫度的該些參考函數中最接近該目標規範的一第二曲線，以決定該退火時間。

在本發明之一實施例中，其中該金屬合金於該退火過程時具有一冷區，於該退火過程中，該冷區的一溫度為該第二曲線的一溫度。

在本發明之一實施例中，其中該冷區於該退火爐中位於該金屬合金的一中央區段處。

在本發明之一實施例中，其中該目標規範為該金屬合金的一降伏強度。

S11~S14:步驟

1:絕緣爐體

11:加工容室

12a,12b:穿孔

2:監控系統

21:電流供應器

22:電壓紀錄器

23:處理器

T:金屬樣品

W1~W4:導電線

31~33:曲線

TG:目標規範

T1、T2:退火時間

第1圖：本發明之實施例之流程示意圖；第2圖：本發明之實施例之量測電阻函數示意圖；第3圖；本發明之實施例之量測金屬樣品中一電阻函數，根據該電阻函數產生該金屬樣品的等效降伏強度函數示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

本文所用術語“熱區”是指一金屬捲於一退火爐中，該金屬捲溫度最高的區域(例如該金屬捲最靠近該退火爐的區域)。

本文所用術語“冷區”是指一金屬捲於一退火爐中，該金屬捲溫度最低的區域(例如該金屬捲於該退火爐的中央處)。

請參照第1圖所示，示出了本發明一實施例的一種臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法流程示意圖。所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法流程其包含步驟：(S11)對數個金屬樣品進行數個不同溫度的一熱處理過程，在該些不同溫度的該熱處理過程中，對該些金屬樣品中的每一個量測一電阻函數，並依據該電阻函數產生該些金屬樣品之數個不同溫度的數個參考函數，該參考函數選自等效降伏強度函數、等效抗拉強度函數或等效硬度函數；(S12)提供一金屬合金，對該金屬合金定義一目標規範；(S13)依據該目標規範對該些不同溫度的該些參考函數來決定一臨界退火溫度；及(S14)將該金屬合金送入一退火爐中，並使用該臨界退火溫度進行一退火過程。

本發明將於下文利用第1圖、第2圖及第3圖逐一詳細說明第一實施例之上述各步驟的實施細節、對應處理設備及其原理。

請參考第2圖為本發明申請人台灣專利公告第I619813號所述之冷加工量監測方法，其為將一金屬樣品T電性連接四條導電線W1~W4；接著將該金屬樣品T放置於一絕緣爐體1內，並使該四條導電線W1~W4穿出該絕緣爐體1並將該四條導電線W1~W4的其中二條(如圖中的W1、W2)電性連接一電流供應器21，及將該四條導電線W1~W4的另二條(如圖中的W3、W4)電性連接一電壓紀錄器21；對該絕緣爐體1內的金屬樣品T進行一熱處理過程，在該熱處理過程中，依據該電流供應器21輸出的一電流及輸入至該電壓紀錄器22的一電壓而產生一電阻函數，並依據該電阻函數產生該金屬樣品T之一冷加工量函數。

請參照第1圖及第3圖所示，如步驟(S11)所示使用上述之方法，在該些不同溫度的該熱處理過程中，對該些金屬樣品中的每一個連續地量測一電流及一電壓，並換算成一電阻函數。再根據該電阻函數產生該些金屬樣品於數個不同溫度的數個參考函數，該參考函數選自等效降伏強度函數、等效抗拉強度函數或等效硬度函數。請參照第3圖示出了本實施例中該電阻函數產生該些金屬樣品之該些等效降伏強度函數，根據上述的方法量測該些金屬樣品於280℃、270℃及240℃的電阻函數並換算成數個等效降伏強度函數。接著，如步驟(S12)所示，提供一金屬合金，該金屬合金與該些金屬樣品成分組成相同，該金屬合金定義有一目標規範(例如客戶之訂單規範)。本實施例中，該目標規範為該金屬合金的一降伏強度(例如線TG)。然後，如步驟(S13)所示，依據該目標規範對該些不同溫度的該些等效降伏強度函數、該些等效抗拉強度函數或該些等效硬度函數決定一臨界退火溫度。本實施例中為依據該目標規範對該些不同溫度的該些等效降伏強度函數決定一臨界退火溫度。

如第3圖所示，對該目標規範(例如目標強度)與該些不同溫度的該些等效降伏強度函數比對(如線TG所示)，選擇該些不同溫度的該些等效降伏強度函數高於該目標規範的該些曲線中最接近該目標規範的一第一曲線，以決定該臨界退火溫度。本實施例中，最靠近該目標規範的該第一曲線為曲線32，因而決定該臨界退火溫度為270℃。如當臨界退火溫度為280℃時，則該金屬合金的降伏強度將過低而無法符合客戶之訂單規範。接著，如步驟(S14)所示，將該金屬合金送入該退火爐中，並使用該臨界退火溫度(例如該臨界退火溫度為270℃)進行一退火過程。於另一實施例中，考量該退火爐之熱傳問題會造成該金屬合金各區域的溫度不均，因此該金屬合金於該退火爐進行該退火過程時，該金屬合金會具有一熱區及一冷區。該熱區位於該金屬合金上最靠近該退火爐的一邊緣處，該冷區於該退火爐中位於該金屬合金的一中央區段處。本發明較佳實施例中，該金屬合金於退火時，該熱區具有一第一溫度低於或等於該臨界退火溫度，使得該金屬合金的該熱區不會因溫度過高而使得材料過度軟化而造成降伏強度不足。如此可以最大化利用該退火爐的空間，而不會因靠近退火爐的該金屬合金溫度過高而造成該區域的該金屬合金降伏強度不足而需淘汰。

請參照第1圖及第3圖所示，步驟(S13)更包含：定義一退火時間範圍，以便：對該目標規範及該退火時間範圍與該些不同溫度的該些等效降伏強度函數比對，選擇該些不同溫度的該些等效降伏強度函數中最接近該目標規範的一第二曲線，以決定該退火時間；對該目標規範及該退火時間範圍與該些不同溫度的該些等效抗拉強度函數比對，選擇該些不同溫度的該些等效抗拉強度函數中最接近該目標規範的一第二曲線，以決定該退火時間；或者，對該目標規範及該退火時間範圍與該些不同溫度的該些等效硬度函數比對，選擇該些不同溫度的該些等效硬度函數中最接近該目標規範的一第二曲線，以決定該退火時間。本實施例中，根據該金屬合金的一產能可以估算該金屬合金的可接受的該退火時間範圍。接著，對該目標規範(例如第3圖的線TG)及該退火時間範圍與該些不同溫度的該些等效降伏強度函數比對，選擇該些不同溫度的該些等效降伏強度函數中最接近該目標規範的一第二曲線(例如第3圖的曲線33於退火時間T2時即可符合該目標規範的降伏強度)。從而將該金屬合金於該退火爐中的該退火時間決定為T2。

請參照第3圖所示，該金屬合金於該退火過程時，該熱區設定為與該臨界退火溫度相同(例如270℃)。於T1時間後，該金屬合金的該熱區即符合該目標規範(例如降伏強度)，之後呈現些微變化。但該冷區的溫度較該臨界退火溫度為低，因此在T1時間無法降至符合該目標規範，需於該退火爐中延長退火時間以使該金屬合金降至符合該目標規範(溫度太低可能放置很長一段時間仍無法達到該目標規範)。因此，於該退火過程中，該冷區的一溫度可以與該些不同溫度的該些等效降伏強度函數相比對，選擇該些不同溫度的該些等效降伏強度函數中等於該冷區的該溫度的曲線為該第二曲線(例如曲線33)，使得該冷區的該溫度與該第二曲線的該溫度(例如240℃)相同。進而求得達到該目標規範的該退火時間(例如T2)，如此可以精準掌握該金屬合金的最佳退火時間，進而避免能源的浪費及增加產能的利用率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S11~S14:步驟

Claims

一種臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其包含步驟：(a)對數個金屬樣品分別進行不同的一溫度的一熱處理過程，在不同的該溫度的該熱處理過程中，對該些金屬樣品中的每一個量測一電阻函數，並依據該電阻函數產生該些金屬樣品之數個不同溫度的數個參考函數，該參考函數選自等效降伏強度函數、等效抗拉強度函數或等效硬度函數；(b)提供一金屬合金，對該金屬合金定義一目標規範；(c)依據該目標規範對該些不同溫度的該些參考函數來決定一臨界退火溫度；及(d)將該金屬合金送入一退火爐中，並使用該臨界退火溫度進行一退火過程。
如申請專利範圍第1項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中步驟(c)更包含：對該目標規範與該些不同溫度的該些參考函數比對，選擇該些不同溫度的該些參考函數中高於該目標規範的該些曲線中最接近該目標規範的一第一曲線，以決定該臨界退火溫度。
如申請專利範圍第1項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中步驟(c)為依據該電阻函數產生該些金屬樣品之該些等效降伏強度函數。
如申請專利範圍第3項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中該金屬合金於退火時具有一熱區，於該退火過程中該熱區具有一第一溫度低於或等於該臨界退火溫度。
如申請專利範圍第4項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中該熱區位於該金屬合金上最靠近該退火爐的一邊緣處。
如申請專利範圍第2項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中步驟(c)更包含：定義一退火時間範圍，以便對該目標規範及該退火時間範圍與該些不同溫度的該些參考函數比對，選擇該些不同溫度的該些參考函數中最接近該目標規範的一第二曲線，以決定該退火時間。
如申請專利範圍第6項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中該金屬合金於該退火過程時具有一冷區，於該退火過程中，該冷區的一溫度為該第二曲線的一溫度。
如申請專利範圍第7項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中該冷區於該退火爐中位於該金屬合金的一中央區段處。
如申請專利範圍第1項所述的臨界退火溫度製造部分退火鋁合金的方法，其中該目標規範為該金屬合金的一降伏強度。